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北国始知天外客 探访中国境内最北端的野外台站

发布时间: 2018-02-07 14:13     来源: 中国新闻网

中国黑龙江省漠河县北极镇地处北纬53度以上的高纬度地区,是中国最北部的村镇。从北极镇向北再走1000米,就是中国科学院地质与地球物理研究所漠河空间环境观测站。

1988年筹建,1991年建成,从简陋的观测仪器到形成4种空间环境连续观测手段,从早期每次观测需用一个多小时到现在“10分钟内拿下”,从以手抄数据年报到当前数据实时传输,驻守漠河站30余年的站长李来顺对这里如数家珍。

“在老一辈科学家的不懈努力下,这里已发展成为拥有地磁、电离层和中高层大气多学科综合观测手段的现代化地球物理野外台站。”中国科学院地质与地球物理研究所研究员李国主对慕名探访的中新社记者说,这是中国境内最北端的空间环境野外观测台站,堪称最早感知“天外客”的“哨兵”。

李国主说,地球两极区域磁力线呈开放状,来自太阳的能量和物质通过极区开放的磁力线与地球交互,再向地球的中低纬地区传递和渗透。在越高的纬度开展空间环境监测,就可能越早感知甚至预报日地空间环境事件的发生。

这个“哨兵”已在国家重大科技基础设施项目“东半球空间环境地基综合监测子午链”中建功。科学家们利用漠河站地磁和电离层观测数据,揭示了磁暴期间电离层与等离子体层物质交换的耦合关系,为理解并预报空间天气奠定基础。

电离层是指距地60千米至1000千米环绕地球的带电粒子层。电离层既对太阳的能量注入有反应,同时也可受到台风等地球天气的影响,因而变化莫测。当电离层急剧变化时,地面无线电通讯常会受到严重破坏,如导致星地通讯链路中断使卫星导航和定位等失效,危害国民经济和人身安全。

想要摸清电离层的变化规律,获取中高层大气变化特征尤为重要。不过,气象气球很难探测40千米以上高度,卫星又运行在两三百千米以外,中间一直是观测“盲区”。

随着科技发展,人们设计出多种仪器来监测这一区间的动态,捕捉“天外客”的蛛丝马迹。比如流星雷达,它通过发射固定频率的无线电波,接收从流星反射回来的回波信号,获取流星尾迹所在高度的背景风场、大气温度和密度等信息。漠河站每日可以观测到其上空1万至2万多颗流星。

有趣的是,从漠河站沿着东经120度经度线向南推进,纬度间隔约10度均匀分布着北京站、武汉站和三亚站。“堪称是观测与研究众多地球空间物理现象的‘黄金链’。”中国科学院地质与地球物理研究所副所长魏勇介绍,这条台链经过东亚电离层异常区域及蒙古地磁场异常区域。

魏勇表示,以子午工程二期推进为契机,他们将进一步完善漠河站的综合监测能力,新增双通道光学干涉仪和增强型激光雷达等设备,把这里打造为空间环境综合观测基地,驻扎最北边陲,探索科学前沿,服务民众福祉。

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